s第一章作業
1－3 現有一碳鋼制支架剛性不足，採用以下三種方法中的哪種方法可有效解決此問題？為什麼？①改用合金鋼；②進行熱處理改性強化；③改變該支架的截面與結構形狀尺寸。
答：選③，改變該支架的截面與結構形狀尺寸。因為金屬材料的剛度決定於基體金屬的性質，當基體金屬確定時，難於通過合金化、熱處理、冷熱加工等方法使之改變。
1－4 對自行車座位彈簧進行設計和選材，應涉及到材料的哪些主要效能指標？
答：強度、彈性、疲勞極限。
1－9 傳統的強度設計採用許用應力[σ]= σ0.2/n,為什麼不能一定保證零件的安全性？有人說：「安全係數n越大，零件工作時便越安全可靠。」，你怎樣認識這句話？
答：傳統的強度設計採用[σ]= σ0.2/n ，都是假設材料是均勻無缺陷的，而實際上材料中存在著既存或後生的微小巨集觀裂紋，因此在實際的強度設計中還應考慮材料抵抗脆性斷裂的力學效能指標—斷裂韌度（ki），只考慮許用應力[σ]= σ0.
2/n是不能保證零件的安全性的。「n越大，零件越安全」也是不對的，因為[σ]= σ0.2/n,n增大就會使[σ]降低而犧牲材料的強度，將塑性和韌性取大一些，導致[σ]偏低而零件的尺寸與重量增加，浪費了原材料。
1－11 一般認為鋁、銅合金的耐蝕性優於普通鋼鐵材料，試分析在潮濕性環境下鋁與銅的接觸面上發生腐蝕現象的原因。
答：潮濕環境下鋁與銅的接觸面上會發生電化學腐蝕，因為這時鋁與銅的接觸面因電極電位不同存在著電極電位差而發生電化學腐蝕。
第二章作業
2－1常見的金屬晶體結構有哪幾種？它們的原子排列和晶格常數有什麼特點？ －fe、 －fe、al、cu、ni、cr、v、mg、zn各屬何種結構？
答：常見晶體結構有3種：
⑴體心立方： －fe、cr、v
⑵麵心立方： －fe、al、cu、ni
⑶密排六方：mg、zn
2-2 已知 －fe的晶格常數（a=3.6 ）要大於 －fe的晶格常數（a=2.89 ）,但為什麼 －fe冷卻到912℃轉變為 －fe時體積反而增大？
答： －fe冷卻到912℃轉變為 －fe時體積增大，是因為轉變之後面心立方的 －fe轉變為體心立方的 －fe時致密度變小。
fefe
晶胞原子數4 晶胞原子數2
轉變之後 －fe的體積為3.633(47.83)＜ 2個 －fe 的體積2×2.893(48.27)。
2－3 1g fe在室溫和1000℃時各含有多少個晶胞？
答：fe在室溫下為體心立方，晶胞原子數為2，
這時1gfe的晶胞數＝(1/56×6.02×1023)/2=5.38×1021個
在1000℃時為麵心立方，晶胞原子數為4，
這時1gfe的晶胞數＝(1/56×6.02×1023)/4＝2.69×1021個
2－4已知銅的原子直徑為2.56 ，求其晶格常數，並計算1mm3銅中的原子數。
答： aa3.62
原子數＝4×晶胞數＝48.4×1019個
2－6 總結說明實際金屬晶體材料的內部結構特點。
答：實際金屬晶體材料內部存在晶體缺陷：
⑴點缺陷：空位、間隙原子、置換原子
⑵線缺陷：位錯
⑶面缺陷：晶界、亞晶界
第三章作業
3－2 如果其它條件相同，試比較在下列鑄造條件下，所得鑄件晶粒的大小；
⑴金屬模澆注與砂模澆注；⑵高溫澆注與低溫澆注；⑶鑄成薄壁件與鑄成厚壁件；⑷澆注時採用振動與不採用振動；⑸厚大鑄件的表面部分與中心部分。
答：晶粒大小：⑴金屬模澆注的晶粒小 ⑵低溫澆注的晶粒小 ⑶鑄成薄壁件的晶粒小 ⑷採用振動的晶粒小 ⑸厚大鑄件表面部分的晶粒小
3－3 si、c、n、cr、mn、b等元素在 －fe中各形成哪些固溶體？
答：si、cr、mn形成置換固溶體，c、n、b形成間隙固溶體。
3－4間隙固溶體與間隙化合物在晶體結構與效能上有何區別？舉例說明。
答：間隙固溶體的晶體結構與組成合金的乙個金屬組元的結構相同，它是溶質原子進入金屬溶劑晶格的間隙時形成的固溶體，如：f和a，形成間隙固溶體可以提高金屬的強度和硬度，起到固溶強化的作用。
間隙化合物的晶體結構與組元的結構不同，間隙化合物是由h、b、c、n等原子半徑較小的非金屬元素（以x表示）與過渡族金屬元素（以m表示）結合，且半徑比rx/rm＞0.59時形成的晶體結構很複雜的化合物，如fe3c,間隙化合物硬而脆，塑性差。
3－7 為什麼鑄造合金常選用接近共晶成分的合金？為什麼要進行壓力加工的合金常選用單相固溶體成分的合金？
答：共晶成分的合金熔點低，凝固溫度區間最小，流動性好，適於鑄造。單相固溶體成分的合金強度均勻，塑性好，便於壓力加工。
3－8 為什麼鋼錠希望減少柱狀晶區，而銅錠、鋁錠往往希望擴大柱狀晶區？
答：在柱狀晶區，柱狀晶粒彼此間的介面比較平直，氣泡縮孔很小，組織比較緻密。但當沿不同方向生長的兩組柱狀晶相遇時，會形成柱晶間界。
柱晶間界是雜質、氣泡、縮孔較密集地區，是鑄錠的脆弱結合面，故鋼錠應減少柱狀晶區，以避免在熱軋時開裂。對塑性好的銅錠、鋁錠不會因熱軋而開裂，故往往希望擴大柱狀晶區。
4－3 冷塑性變形與熱塑性變形後的金屬能否根據其顯微組織加以區別？
答：可以通過顯微組織來判斷是冷塑性變形還是熱塑性變形，冷塑性變形後的晶粒形狀呈扁平形或長條形，熱塑性變形後的晶粒是等軸晶粒。
4－4 在常溫下為什麼細晶粒金屬強度高，且塑性、韌性也好？試用多晶體塑性變形的特點予以解釋。
答：晶粒細小而均勻，不僅常溫下強度較高，而且塑性和韌性也較好，即強韌性好。
原因是：
（1）強度高：hall-petch公式。晶界越多，越難滑移。
（2）塑性好：晶粒越多，變形均勻而分散，減少應力集中。
（3）韌性好：晶粒越細，晶界越曲折，裂紋越不易傳播。
4－5 金屬鑄件能否通過再結晶退火來細化晶粒？為什麼？
答：再結晶退火必須用於經冷塑性變形加工的材料，其目的是改善冷變形後材料的組織和效能。再結晶退火的溫度較低，一般都在臨界點以下。
若對鑄件採用再結晶退火，其組織不會發生相變，也沒有形成新晶核的驅動力(如冷變形儲存能等)，所以不會形成新晶粒，也就不能細化晶粒。
4－8 鎢在1000℃變形加工，錫在室溫下變形加工，請說明它們是熱加工還是冷加工（鎢熔點是3410℃，錫熔點是232℃）？
答：w、sn的最低再結晶溫度分別為:
tr(w) =（0.4～0.5)×(3410+273)－273 =（1200～1568）(℃)＞1000℃
tr(sn) =（0.4～0.5)×(232+273)－273 =（-71～-20）(℃) ＜25℃
所以w在1000℃時為冷加工，sn在室溫下為熱加工
思考題比較衝擊韌度、斷裂韌度的異同點和它們用來衡量材料韌性的合理性。
答：相同點：衝擊韌度和斷裂韌度都反映了材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力。
不同點：衝擊韌度一般只用來評定中低強度鋼的韌性，僅反映材料在一次大能量衝擊載入條件下的抵抗變形與斷裂的能力，只適用於均勻的無缺陷材料。而斷裂韌度是評定材料抵抗脆性斷裂的力學效能指標，表徵了材料抵抗裂紋失穩擴充套件的能力。
第五章作業
5-4 根據fe-fe3c相圖計算，室溫下，分別為0.2％和1.2％的鋼中組織組成物的相對量。
(1) =0.2%
p%·0.77%=0.2%
p%=26% ，f%=74%
(2) =1.2%
p%·0.77%+(1-p%)·6.69%=1.2%
p%=92.7% ，fe3cⅱ％=7.3%
5-5 某倉庫中積壓了許多退火狀態的碳鋼，由於鋼材混雜不知其化學成分，現找出一根，經金相分析後發現組織為珠光體和鐵素體，其中珠光體佔75％。問此鋼的碳含量大約為多少？
答： ＝p%·0.77%＝75％×0.77％＝0.5775％
測試題某碳鋼，相組成中，f％＝93％。求：（1）c％＝？屬哪種鋼？（2）組織組成物的百分比？
答：（1）c％＝（1－f％）×6.69％＝7％×6.69％＝0.4683％，屬亞共析鋼
（2） =p％·0.77％ ,p％＝60.8％，f％＝1－p％＝39.2％
第六章作業
6-2 如下圖所示，t12鋼加熱到ac1以上，用圖示的各種方法冷卻，分析各自得到的組織。
答:a 水中淬火 m＋fe3c
b 分級淬火 m＋fe3c
c 油中淬火 m＋t＋fe3c
d 等溫淬火 b下＋fe3c
e 正火 s＋fe3c
f 完全退火 p＋fe3c
g 等溫退火 p＋fe3c
6-3 為改善可加工性，確定下列鋼件的預備熱處理方法，並指出所得到的組織：
（1）20鋼鋼板 （2）t8鋼鋸條 （3）具有片狀滲碳體的t12鋼鋼坯
答: (1) 20鋼鋼板：正火 s+f；
(2) t8鋼鋸條：球化退火球狀p；
(3) 具有片狀滲碳體的t12鋼鋼坯: 球化退火球狀p＋cm
6-4 將同一棒料上切割下來的4快45鋼試樣，同時加熱到850℃，然後分別在水、油、爐、空氣中冷卻，說明：各是何種熱處理工藝？各獲得什麼組織？排列一下硬度的大小順序。
答：(1) 水冷：淬火 m
(2) 油冷：淬火 m+t
(3) 爐冷：退火 p+f
(4) 空冷：正火 s+f
硬度順序：(1)＞(2) ＞(4) ＞(3)
6-5 殘留奧氏體對鋼淬火後的效能有何影響？用什麼方法可以減少殘留奧氏體的數量？
答: 殘留奧氏體不僅降低了淬火鋼的硬度和耐磨性，而且在工件的長期使用過程中，殘留奧氏體還會發生轉變，使工件形狀尺寸變化，降低工件尺寸精度。 用「冷處理」可以減少殘留奧氏體的數量。
6-9 倉庫中有45鋼、38crmoala鋼和20crmnti鋼，它們都可以用來製造齒輪，為了滿足齒輪的使用要求，問各應進行何種熱處理？並比較它們經熱處理後在組織和效能上的不同。
答: (1) 45鋼：先調質，感應加熱表面淬火＋低溫回火
組織：表層m回,心部s回
(2) 38crmoala：先調質，後氮化
組織：表層氮化組織，心部s回
(3) 20crmnti：滲碳，淬火＋低溫回火
組織： m回＋少量ar ,心部f＋p
機械工程材料習題答案 王章忠主編 第二版
第一章作業 1 3 現有一碳鋼制支架剛性不足，採用以下三種方法中的哪種方法可有效解決此問題？為什麼？改用合金鋼 進行熱處理改性強化 改變該支架的截面與結構形狀尺寸。答 選 改變該支架的截面與結構形狀尺寸。因為金屬材料的剛度決定於基體金屬的性質，當基體金屬確定時，難於通過合金化 熱處理 冷熱加工等方法...
機械工程材料習題答案 王章忠主編 第二版
第一章作業 1 3 現有一碳鋼制支架剛性不足，採用以下三種方法中的哪種方法可有效解決此問題？為什麼？改用合金鋼 進行熱處理改性強化 改變該支架的截面與結構形狀尺寸。答 選 改變該支架的截面與結構形狀尺寸。因為金屬材料的剛度決定於基體金屬的性質，當基體金屬確定時，難於通過合金化 熱處理 冷熱加工等方法...
機械工程材料習題及答案
6 鑄鐵中的可鍛鑄鐵是可以進行鍛造的。7 鑄造生產特別適合於製造受力較大或受力複雜的零件毛坯 8 鍛壓可用於生產形狀複雜 尤其是內腔複雜的零件毛坯。9 手工電弧焊 埋弧自動焊 氬弧焊和電阻焊都屬於熔化焊。10 各種成形技術所生產的產品都需進行外觀和內部品質檢驗。三 簡答題 共35分 1 簡述相和組織...